jueves, 21 de diciembre de 2023 · 0 min read
Uso del DAQ de Dewesoft Bajo Protocolos de Seguridad Intrínseca
¿Qué es la seguridad intrínseca?
La seguridad intrínseca (SI) es un conjunto de técnicas y metodologías relacionadas con la operación segura de equipos eléctricos en áreas peligrosas, incluidas aquellas con gases explosivos o inflamables. Se realiza mediante barreras eléctricas y otros accesorios SI. Estas barreras limitan la energía térmica y eléctrica en zonas peligrosas. La seguridad intrínseca es fundamental para reducir los peligros para las personas y los equipos. Pequeñas chispas provenientes de interruptores de alimentación, escobillas de motores, relés y dispositivos eléctricos son comunes en entornos normales y no representan ningún riesgo. Pero en ambientes ricos en oxígeno y otros ambientes atípicos, pueden convertirse en una fuente de ignición.
¿Qué define una ubicación peligrosa?
Los lugares que tienen concentraciones de gases o polvo inflamables incluyen refinerías petroquímicas y minas. Una ubicación peligrosa se define como un área que potencialmente contiene gas, vapor, polvo o fibras explosivas. Para mitigar el riesgo de ignición, la implementación de equipos eléctricos de baja potencia en estas áreas debe cumplir con los estándares de la industria. Tenga en cuenta que los equipos de alta potencia no se pueden proteger de esta manera y no forman parte de esta discusión.
La Asociación Nacional de Prevención de Incendios (NFPA) publica códigos que definen los requisitos para el cableado de áreas seguras en los Estados Unidos. Una definición de ubicación peligrosa contiene una clase y una división. Estos se refieren al tipo de explosivo y si un área podría contener ese explosivo en condiciones normales de operación. También definen si el potencial explosivo podría existir en condiciones accidentales.
Las definiciones son para áreas que podrían contener:
Gas/vapor explosivo (Clase 1)
Polvo (Clase 2)
Fibras (Clase 3)
También definen si esas condiciones existen bajo operaciones normales (División 1) o bajo liberación accidental (División 2).
La UE (Unión Europea) tiene sus normas relacionadas con la seguridad intrínseca, Directiva 2014/34/EU. La norma CENELEC IEC 60079-11 está certificado según la directiva ATEX. Muchos otros países siguen los estándares IEC. Sin embargo, existen numerosos estándares en todo el mundo, por lo que es importante seguir los requisitos de su ubicación.
Cómo lograr el cumplimiento
Se debe cumplir con las normas de seguridad antes de usar equipos eléctricos en áreas peligrosas. Algunos equipos están certificados por sus fabricantes para operar en áreas restringidas según diversas clases y divisiones. Estos se denominan colectivamente "equipos intrínsecamente seguros" o "sistemas intrínsecamente seguros". Un circuito intrínsecamente seguro debe diseñarse de tal manera que no pueda provocar la ignición de la atmósfera debido a una descarga de energía eléctrica o térmica. Además, este riesgo debe definirse tanto para condiciones de ambiente de trabajo normales como atípicas.
Estos artículos incluyen radios autónomos que funcionan con baterías y monitores para detectar gases explosivos. Estos artículos están etiquetados individualmente para indicarle al usuario que es seguro operarlos en entornos peligrosos.
Tomado de una página informativa de la Guardia Costera de EE. UU., la etiqueta anterior muestra el formato típico de las marcas de equipos eléctricos. A menudo existen varias técnicas de protección contra explosiones superpuestas de la Asociación Nacional de Protección contra Incendios (NFPA) 70, su Código Eléctrico Nacional (NEC), y la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC). Está más allá del alcance de este artículo definirlos todos, pero hay amplia información disponible en los sitios web de esas organizaciones.
Los equipos eléctricos que no estén certificados para funcionar en esos entornos deben montarse en un área segura (no peligrosa). Cualquier cableado conectado que ingrese al área peligrosa debe pasar a través de barreras de seguridad intrínsecas para garantizar que el cableado no sea inflamable.
¿Cómo utilizar equipos que no son intrínsecamente seguros?
Puede utilizar instrumentos o equipos no certificados en estas aplicaciones, pero deben estar ubicados en un área segura (no peligrosa). Además, deben estar conectados a equipos en el área peligrosa a través de barreras de seguridad intrínsecas.
Because Dewesoft instruments are not intrinsically safe, they must be connected using safety barriers. We performed a series of tests to determine if measurement quality, response, or noise level would be impacted by the barriers. We chose the most sensitive amplifier that we make, the SIRIUS STG strain gage signal conditioner. Here are the results of our tests. Debido a que los instrumentos de Dewesoft no son intrínsecamente seguros, deben conectarse mediante barreras de seguridad. Realizamos una serie de pruebas para determinar si las barreras afectarían la calidad de la medición, la respuesta o el nivel de ruido. Elegimos el amplificador más sensible que fabricamos, el acondicionador de señal de galga extensométrica SIRIUS STG. Aquí están los resultados de nuestras pruebas.
¿Qué es una barrera intrínseca?
Una barrera intrínseca es un pequeño dispositivo pasivo que proporciona aislamiento entre áreas seguras y peligrosas. Aunque las barreras suelen estar montadas en riel DIN, no es necesario que lo estén. Son dispositivos de paso con bloques de terminales para sus entradas y salidas en lados opuestos.
La energía que atraviesa la barrera y entra en peligro está limitada por varias combinaciones de diodos, resistencias, barreras zener y fusibles. Las barreras también están “polarizadas” en el sentido de que hay un lado de ubicación peligrosa y un lado de ubicación segura (no peligrosa).
Tenga en cuenta que las barreras intrínsecas representan solo un elemento de un sistema completo que puede ser necesario para realizar mediciones de forma segura en áreas donde puede haber materiales explosivos o peligrosos.
Rompiendo las barreras
Puntos clave sobre las barreras:
No se necesitan señales para que las barreras funcionen. Están “siempre encendidos” en ese sentido.
Como se muestra en la Figura 3, las barreras tienen un lado peligroso y un lado no peligroso (también conocido como área segura).
Además de leer pasivamente las salidas de los sensores, varios amplificadores Dewesoft proporcionan energía al sensor (también conocido como "excitación"). Estos incluyen amplificadores de galgas extensométricas, amplificadores IEPE, amplificadores de voltaje (con conectores DSUB y LEMO), amplificadores universales y múltiples.
Es posible que se requiera más de una barrera para manejar un solo acondicionador de señal. Por ejemplo, se necesitan tres barreras para una medición de deformación debido a la gran cantidad de conexiones que deben realizarse. Esto incluye cableado de un cuarto, medio y puente completo de sensores como galgas extensométricas y celdas de carga.
¿Qué es un sistema compatible?
Descripción general del dispositivo de prueba
Nuestro dispositivo de prueba consta de un cilindro neumático de doble acción, una válvula direccional neumática, un regulador neumático, una celda de carga en forma de S, una viga I personalizada y varios componentes.
Las barreras intrínsecas (SI) se montaron en un riel DIN y se conectaron mediante conectores macho/hembra a un sensor basado en puente.
Echemos un vistazo a los componentes de nuestro sistema DAQ/Control:
El sistema DAQ/Control constaba de:
SIRIUS 6xSTG 2xSTG+
Módulo de salidas digitales KRYPTON 4xDO
Módulo de salida analógica KRYPTON-1xAO, y
Cámara de vídeo de alta velocidad DS-CAM-600c.
No se muestra: una PC con Windows que ejecuta el software DAQ DewesoftX para controlar las pruebas y registrar todos los datos, incluido el video. En las siguientes secciones de este informe se incluyen numerosas capturas de pantalla de las pruebas.
La dirección y la presión del cilindro estaban controladas por una válvula direccional neumática y un regulador neumático. Esos componentes estaban controlados por dos canales de salida digital Dewesoft KRYPTON y una salida analógica KRYPTON.
El sistema controlaba activamente la fuerza estableciendo un punto de ajuste singular escalado o en modo "automático". La función automática fue realizada por el software DewesoftX, que utilizó la medición de fuerza como retroalimentación y recopiló la entrada del usuario para el punto de ajuste utilizando la herramienta matemática PID incorporada.
Configuración del dispositivo de prueba
Como se muestra a continuación, se utilizó una celda de carga tipo “S” como retroalimentación para la posición del regulador durante el modo automático.
Descripción general de la prueba
Realizamos una serie de pruebas utilizando el sistema de medición Dewesoft. La mitad de las pruebas tuvieron una celda de carga conectada directamente al amplificador SIRIUS-STG (calibrador extensométrico) y la otra mitad se realizaron con un conjunto de Barreras de Seguridad Intrínseca entre el SIRIUS-STG y la celda de carga. No cambiamos ninguna configuración ni realizamos ningún cambio de escala de software o equilibrio de hardware al cambiar de usar y no usar la barrera SI. La cuestión era ver si la barrera tenía algún efecto negativo en la medición.
La Prueba Cíclica cambió la carga conectada a la celda de carga entre dos valores de carga diferentes utilizando convenciones de cableado tanto peligrosas como seguras.
La Prueba de Carga de Tracción Hasta Fallo cargó un mosquetón cedido hasta fallar. La prueba se realizó cuatro veces: dos veces con convenciones de cableado para áreas peligrosas y dos veces para áreas no peligrosas, como se muestra a continuación.
Las pruebas de falla
Realizamos cuatro pruebas en las que aplicamos tensión a cuatro mosquetones hasta que fallaron. El proceso de prueba consistió en aumentar la presión a 80 libras mediante control manual, activar Auto y luego aumentar el punto de ajuste de la posición del regulador en incrementos de 5 libras hasta que el artículo de prueba falló.
Prueba 1
En la primera prueba no se utilizaron barreras intrínsecas. El artículo de prueba 1 sostuvo una carga máxima de 112,42 libras de fuerza.
Pruebas 2 y 3
En las pruebas 2 y 3, la barrera SI se instaló entre la celda de carga y el amplificador extensométrico Dewesoft. No se midió ninguna compensación de señal y no se realizó ningún cambio de escala ni puesta a cero. El artículo de prueba 2 mantuvo una carga máxima de 117,88 libras de fuerza y el artículo de prueba 3 mantuvo una carga máxima de 132,52 libras.
Prueba 4
En la prueba 4, se quitaron las barreras IS del circuito y se conectó la celda de carga directamente al canal 1 de la unidad SIRIUS. El artículo de prueba 4 sostuvo una carga máxima de 117,76 libras de fuerza.
¿Qué aprendimos?
Durante las pruebas, agregar o quitar las barreras SI no afectó la calidad de los datos medidos. El ruido, la ganancia, el offset y la respuesta de frecuencia no se vieron afectados en absoluto. Además, el uso de barreras SI no requirió ningún ajuste en la configuración de escala, compensación o equilibrio.
En resumen, podemos informar que los instrumentos de Dewesoft se pueden utilizar en estas aplicaciones sin pérdida de precisión o conveniencia.
Nota legal
Dewesoft no es responsable de daños, lesiones o muerte resultantes de la experimentación con seguridad intrínseca. Contrate siempre profesionales capacitados y certificados en trabajos de seguridad intrínseca antes de intentar utilizar cualquier equipo no certificado en un área peligrosa.